分布式光伏并网发电系统的谐波分析

作     者：李则漩 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：武晓朦

授予年度：2023年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：分布式光伏发电 谐波分析 MPPT FFT 

摘      要：传统能源的过度使用致使环境出现很大程度的污染,随着人们不断探索,发现了可以替代传统能源的新能源。传统的MPPT算法在阴影遮挡的条件下不能更好地追踪最大功率点。分布式光伏并网的发电量满足了日常的供给后,剩余电量会并入配电网负载进行供电。虽然分布式光伏发电会减轻环境污染,发用电可同时进行,但是逆变器的存在会产生大量谐波。谐波会使系统损耗增加、设备效率降低、干扰通信网络造成网络瘫痪,并且在利用FFT进行谐波分析时会导致频谱泄露等缺陷,因此分析分布式光伏发电系统的谐波是十分重要的。本文主要研究内容如下:(1)分析分布式光伏并网发电系统的特点和主要组成部分、光伏电池的工作原理和等效电路图、最大功率追踪工作原理以及谐波分析的基础理论,并且得到在利用FFT进行谐波分析时会产生频谱泄漏等问题,为搭建分布式光伏并网发电系统的仿真模型及谐波分析做铺垫。(2)用Simulink搭建模糊控制算法单独控制分布式光伏发电系统时的仿真模型,提出两种分别将扰动观测法和电导增量法分别与模糊控制算法进行结合的MPPT混合算法控制系统进行算法验证,结果表明IC-FLC混合算法可以使分布式光伏发电系统的追踪效果更好、发电效率更高,证明了提出算法的合理性,为后续利用IC-FLC混合算法的仿真模型对谐波参数信号进行谐波分析奠定基础。(3)利用IC-FLC混合算法控制的分布式光伏并网发电系统的仿真模型在光伏逆变器不同输出功率下进行谐波分析,仿真结果表明,光伏逆变器在额定输出功率时的总谐波畸变率最小。Kaiser窗在γ值越大,旁瓣的电平峰值以及旁瓣衰减率越高,再结合Nuttal窗旁瓣衰减速度快的特点,提出一种基于Kaiser和Nuttall混合卷积窗双谱线插值的改进FFT算法,与其他窗函数频谱特性对比得知该混合卷积窗算法拥有更好的旁瓣特性,能更好地抑制频谱泄露现象。确定谐波分析过程,再通过最小二乘法反拟合计算谐波各参数的值,得到该算法在检测谐波、间谐波以及微弱谐波分量时计算谐波参数都有更高的精度,并且在基波频率发生变化和白噪声的影响下也可以精确得到谐波参数,尤其在低噪声情况下。